(57)【要約】  磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）において、ＭＲイメージングデバイス１０は、逆変位符号化を有する連続画像フレームを含む対象者のＭＲ−ＡＲＦＩデータを生成するために、変位の逆符号化を有する連続ＭＲダイナミックスを含むグラディエントエコーイメージングを実行する。超音波デバイス１２は、グラディエントエコーイメージングの間対象者に超音波処理を適用する。電子プロセッサ２２は、ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に適用されるＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理を実行する。変位は、画像フレームの画像要素と、逆変位符号化を有する次の又は前の画像フレームの画像要素との間の位相差に比例するように画像フレームの画像要素に対して計算される（３０）。計算された変位が、画像フレームと次の又は前の画像フレームとの間の温度変化に対して補正される（３２）。温度変化は、ＭＲ−ＡＲＦＩデータを使用して決定される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）データを生成するために、変位の逆符号化を有する連続ＭＲダイナミックスを含むグラディエントエコー（ＧＲＥ）イメージングを実行する磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイスであって、前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータが、変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイスと、
前記ＧＲＥイメージングの間、超音波処理時間間隔にわたって前記対象者に超音波処理を適用する超音波デバイスと、
前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に適用されるＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理方法を実行するようにプログラムされた電子プロセッサであって、前記方法が、
前記画像フレームの前記画像要素の位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの画像要素の位相との間の差に比例するように前記画像フレームの前記画像要素に対する変位を計算することと、
前記画像フレームの前記画像要素に対する温度補正済み変位を生成するために、前記画像フレームと前記次の又は前の画像フレームとの間の画像要素の温度変化に対して計算された前記変位を補正することであって、前記温度変化が前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータを使用して決定される、補正することと
を含む、電子プロセッサと
を含む、ＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項２】
前記補正することを計算することが、
前記画像フレームの前記画像要素に対する温度微係数を前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータから数値的に推定することと、
前記画像フレームの前記画像要素に対する前記温度補正済み変位を生成するために前記温度微係数を使用して前記計算された変位を補正することと
を含む、請求項１に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項３】
前記補正することが、
前記画像要素に対する温度対画像フレーム曲線を前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータから生成することと、
前記温度対画像フレーム曲線を使用して、前記画像フレームの前記画像要素に対する前記温度微係数の数値推定を実行することと
をさらに含む、請求項２に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項４】
前記補正することが、
前記超音波処理時間間隔の開始時及び停止時に、補間を使用して、前記温度対画像フレーム曲線を平滑化すること
をさらに含み、
前記平滑化された温度対画像フレーム曲線が、前記画像フレームの前記画像要素に対する前記温度微係数の前記数値推定に使用される、請求項３に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項５】
前記補正することが、
（Ｉ）前記画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位、（ＩＩ）前記次の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位、及び（ＩＩＩ）前記前の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位のうちの少なくとも２つの組合せを使用して、前記画像フレームと前記次の又は前の画像フレームとの間の前記温度変化に対して前記計算された変位を補正すること
を含む、請求項１に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項６】
前記補正することが、和Ｄｎ＋１＋２Ｄｎ＋Ｄｎ−１を含む組合せを使用し、ここで、Ｄｎは、前記画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位であり、Ｄｎ＋１は、前記次の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位であり、Ｄｎ−１は、前記前の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位である、請求項５に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項７】
前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理方法が、表示された画像フレームに前記画像要素に対する前記温度補正済み変位を含む前記表示された画像フレームに対する温度補正済み変位画像を生成することをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項８】
前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理方法が、画像フレームに対してプロットされた表示された画像要素に対して前記温度補正済み変位を含む前記表示された画像要素に対する温度補正済み変位対時間プロファイルを生成することをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項９】
前記温度補正済み変位画像又は前記温度補正済み変位対時間プロファイルを表示するために前記電子プロセッサによって動作されるディスプレイ
をさらに含む、請求項７又は８に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ装置。
【請求項１０】
超音波処理時間間隔にわたり対象者の超音波処理の間に取得された、変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む前記対象者の磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）データを操作するＭＲ−ＡＲＦＩ方法を実行するために、電子プロセッサにより読取り可能で実行可能な命令を格納する非一時的記憶媒体であって、前記ＭＲ−ＡＲＦＩ方法が、
前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に対する温度補正済み変位を、前記画像フレームの前記画像要素の位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの前記画像要素の位相とから計算することと、
温度補正済み変位画像を生成するために前記画像フレームのすべての画像要素、及び
前記画像要素に対する温度補正済み変位対時間プロファイルを生成するために前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータの連続する複数の画像フレームの少なくとも一方のために前記計算することを繰り返すことと
を含む、非一時的記憶媒体。
【請求項１１】
前記温度補正済み変位を計算することが、
前記画像フレームの前記画像要素の位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの前記画像要素の位相との間の差に比例するように前記画像フレームの前記画像要素に対する変位を計算することと、
前記画像フレームの前記画像要素の温度微係数を前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータから数値的に推定することと、
前記画像フレームの前記画像要素に対する前記温度補正済み変位を生成するために前記温度微係数を使用して前記画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位を補正することと
を含む、請求項１０に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１２】
前記温度補正済み変位を計算することが、
前記画像フレーム及び少なくとも１つの前の又は次の画像フレームの各々における前記画像要素に対する変位を計算することであって、各変位が、変位の逆符号化を有する隣接する画像フレームの前記画像要素に対する位相差に比例するように計算される、計算することと、
（ｉ）前記画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位、（ｉｉ）前記次の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位、及び（ｉｉｉ）前記前の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位のうちの少なくとも２つの組合せを使用して温度補正を実行することと
を含む、請求項１０に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１３】
前記温度補正が、和Ｄｎ＋１＋２Ｄｎ＋Ｄｎ−１を使用し、ここで、Ｄｎは、前記画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位であり、Ｄｎ＋１は、前記次の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位であり、Ｄｎ−１は、前記前の画像フレームの前記画像要素に対する前記計算された変位である、請求項１２に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１４】
前記繰り返すことが、
前記温度補正済み変位画像を生成するために前記画像フレームのすべての画像要素に対して前記計算することを繰り返すこと
を含む、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１５】
前記繰り返すことが、
前記画像要素に対する前記温度補正済み変位対時間プロファイルを生成するために前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータの前記連続する複数の画像フレームに対して前記計算することを繰り返すこと
を含む、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１６】
前記ＭＲ−ＡＲＦＩ方法が、
前記温度補正済み変位画像及び前記温度補正済み変位対時間プロファイルの少なくとも一方を表示するためにディスプレイを操作すること
をさらに含む、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の非一時的記憶媒体。
【請求項１７】
対象者の磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）データを取得するために磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイスを使用してグラディエントエコー（ＧＲＥ）イメージングを実行するステップであって、前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータが、変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む、実行するステップと、
超音波デバイスを使用して、前記ＧＲＥイメージングの間超音波処理時間間隔にわたって前記対象者に超音波処理を適用するステップと、
前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に対して、電子プロセッサを使用して、
（ｉ）前記画像フレームの位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの位相との間の差に比例するように変位を計算することと、
（ｉｉ）前記画像フレームと前記次の又は前の画像フレームとの間の温度変化に対して前記計算された変位を補正することであって、前記温度変化が、前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータを使用して決定される、補正することと
を行うステップと
を有する、ＭＲ−ＡＲＦＩ方法。
【請求項１８】
前記補正することが、
温度微係数を前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータから数値的に推定することと、
前記温度微係数を使用して前記計算された変位を補正することと
を有する、請求項１７に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ方法。
【請求項１９】
前記超音波処理時間間隔の開始時及び停止時に、
前記ＭＲ−ＡＲＦＩデータから導出され、前記温度微係数の前記数値推定で使用される温度対画像フレーム曲線を平滑化するステップをさらに有する、請求項１８に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ方法。
【請求項２０】
前記補正することが、
（Ｉ）前記画像フレームの前記計算された変位、（ＩＩ）前記次の画像フレームの前記計算された変位、及び（ＩＩＩ）前記前の画像フレームの前記計算された変位のうちの少なくとも２つの組合せを使用して前記温度変化を補正すること
を有する、請求項１７に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ方法。
【請求項２１】
前記補正することが、和Ｄｎ＋１＋２Ｄｎ＋Ｄｎ−１を含む組合せを使用し、ここで、Ｄｎは、前記画像フレームの前記計算された変位であり、Ｄｎ＋１は、前記次の画像フレームの前記計算された変位であり、Ｄｎ−１は、前記前の画像フレームの前記計算された変位である、請求項２０に記載のＭＲ−ＡＲＦＩ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は、一般に、医用超音波技術、医用イメージング技術、音響放射力イメージング技術、及び関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）は、医用超音波検査又は医用超音波治療処置中に組織に生成された音響放射力を画像化するために使用される。ＭＲ−ＡＲＦＩにおいて、画像化されるべき超音波パルスは、これらの超音波パルスによって引き起こされる変位をモニタするために、動き符号化勾配磁場の磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイスによる同時適用の間印加される。この変位は、局所音響強度に比例し、治療ビーム形状の実時間イメージング測定を提供する。非限定的な例として、ＭＲ−ＡＲＦＩは、高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）医療処置などの様々な治療超音波処置に応用される。例えば、ＭＲ−ＡＲＦＩイメージングは、ＨＩＦＵテストパルス中に焦点を視覚化するために、又はＭＲ−ＨＩＦＵ治療の前にＨＩＦＵビームの再焦点合わせを評価するために使用される。
【０００３】
ＭＲ−ＡＲＦＩシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ）及びスピンエコー（ＳＥ）シーケンスタイプに関して設計されている。これらのシーケンスの各々に対して、これらの変位は、動き符号化勾配によって位相変動として符号化される。磁場均一性及び／又は温度などの位相変動の他の原因からの変位に起因する位相変動を分離するために、知られている手法は、変位の逆符号化が２つの画像フレームで使用される、ｎ及びｎ−１とラベル付けされた２つの連続ＭＲダイナミックス（又は画像フレーム）を適用するものである。この変位の逆符号化を生成するのに様々な方法がある。知られている１つの手法は、ダイナミックごとに動き符号化勾配の極性を反転させることを伴う。結果として、２つの連続ダイナミックス間の位相差φｎ−φｎ−１は、
【数１】
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に従って変位Ｄｎに比例する。式（１）において、γは、磁気回転比（４２．５８ＭＨｚ／Ｔ）を表し、Ｂ０は、磁場強度（例えば、非限定の説明に役立つ例では１テスラ）を表し、ＧＡは、動き符号化勾配の振幅（例えば、非限定の説明に役立つ例では１ｍｓ）を表し、ＧＤは、動き符号化勾配の期間（例えば、非限定の説明に役立つ例では３０ｍＴ／ｍ）を表し、Ｓｎは、符号化の極性（奇数ダイナミックスｎ＝２ｋ＋１ではＳｎ＝１、偶数ダイナミックスｎ＝２ｋではＳｎ＝−１）を表す。絶対変位振幅が重要でない場合（例えば、合焦ＨＩＦＵビームの空間位置を視覚化するためにＭＲ−ＡＲＦＩイメージングを使用する場合）、式（１）は比例式として書くことができる。
【数２】
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【０００４】
ＭＲ−ＡＲＦＩのＧＲＥシーケンス実装態様は、追加の利点、すなわち、温度の同時モニタリングを行うことを提供する。これは、超音波パルスが局所的な組織加熱を作り出すことがあるので特に価値がある。プロトン共鳴周波数式によれば、温度上昇Ｔｎは、以下に記載するような位相変動に比例する。
【数３】
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式（２）において、αは、化学シフト（例えば、非限定の例では０．００９４ｐｐｍ／℃）に対応し、ＴＥは、ＧＲＥシーケンスのエコー時間（すなわち、タイム−エコー）を表し、いくつかの非限定の例では３０ｍｓに等しい。
【発明の概要】
【０００５】
以下は、新しく改良されたシステム及び方法を開示する。
【０００６】
１つの開示する態様では、磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）装置が開示される。磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイスは、対象者のＭＲ−ＡＲＦＩデータを生成するために変位の逆符号化を有する連続ＭＲダイナミックスを含むグラディエントエコー（ＧＲＥ）イメージングを実行するように構成され、ＭＲ−ＡＲＦＩデータは、変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む。超音波デバイスは、ＧＲＥイメージングの間超音波処理時間間隔にわたって対象者に超音波処理を適用するように構成される。電子プロセッサは、ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に適用されるＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理方法を実行するようにプログラムされ、この方法は、画像フレームの画像要素の位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの画像要素の位相との間の差に比例するように画像フレームの画像要素に対する変位を計算することと、画像フレームの画像要素に対する温度補正済み変位を生成するために、画像フレームと次の又は前の画像フレームとの間の画像要素の温度変化に対して、計算された変位を補正することであって、温度変化が、ＭＲ−ＡＲＦＩデータを使用して決定される、補正することとを含む。
【０００７】
別の開示する態様では、非一時的記憶媒体が、超音波処理時間間隔にわたる対象者の超音波処理の間に取得された、変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む対象者の磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）データを操作するＭＲ−ＡＲＦＩ方法を実行するために、電子プロセッサにより読取り可能で実行可能な命令を格納する。ＭＲ−ＡＲＦＩ方法は、画像フレームの画像要素の位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの画像要素の位相とから、ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に対する温度補正済み変位を計算することを含む。計算することは、（１）温度補正済み変位画像を生成するために画像フレームのすべての画像要素、及び（２）画像要素に対する温度補正済み変位対時間プロファイルを生成するためにＭＲ−ＡＲＦＩデータの連続する複数の画像フレームの少なくとも一方に対して繰り返される。
【０００８】
別の開示する態様では、磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）方法は、対象者のＭＲ−ＡＲＦＩデータを取得するために磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイスを使用してグラディエントエコー（ＧＲＥ）イメージングを実行するステップであって、ＭＲ−ＡＲＦＩデータが、変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む、実行するステップと、超音波デバイスを使用して、ＧＲＥイメージングの間超音波処理時間間隔にわたって対象者に超音波処理を適用するステップとを有する。電子プロセッサを使用して、ＭＲ−ＡＲＦＩデータの画像フレームの画像要素に対して、（ｉ）変位が、画像フレームの位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの位相との間の差に比例するように計算され、（ｉｉ）計算された変位が、画像フレームと次の又は前の画像フレームとの間の温度変化に対して補正される。温度変化は、ＭＲ−ＡＲＦＩデータを使用して決定される。
【０００９】
１つの利点は、磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）によるより精密な変位測定を提供することにある。
【００１０】
別の利点は、ＭＲ−ＡＲＦＩによるより正確な変位測定を提供することにある。
【００１１】
別の利点は、振動アーチファクトが低減されたＭＲ−ＡＲＦＩによる変位測定を提供することにある。
【００１２】
別の利点は、アーチファクトが低減されたＭＲ−ＡＲＦＩによる変位測定を提供することにある。
【００１３】
所与の実施形態は、本開示を読み理解する際に当業者には明らかになるように、前述の利点のどれも提供しないか、１つ、２つ、さらに多く、又はすべてを提供し、及び／又は他の利点を提供する。
【００１４】
本発明は、様々な構成要素及び構成要素の構成、並びに様々なステップ及びステップの構成の形態を取る。図面は、単に、好ましい実施形態を示す目的のためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ＭＲ−ＡＲＦＩデバイスを概略的に示す図である。
【図２−１５】図２乃至図１５は、本明細書で説明するＭＲ−ＡＲＦＩデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照すると、磁気共鳴音響放射力イメージング（ＭＲ−ＡＲＦＩ）は、超音波デバイス１２に関連して磁気共鳴（ＭＲ）イメージングデバイス１０によって実行される。ＭＲイメージングデバイス１０は、医療患者又は他の対象者が、ＭＲイメージングのために、例えば例示の患者カウチ１６を使用して配置されるボア又は他の検査領域１４を画定するハウジング１２を含む。ＭＲイメージングデバイス１０は、図１に示されていない様々な構成要素、例えば、検査領域１４に静（Ｂ０）磁場を生成するように動作するＭＲ磁石、Ｂ０磁場に勾配磁場を重ね合わせるための勾配磁場コイル、及び対象者の磁気共鳴を励起及び検出するように動作する１つ又は複数の無線周波数（ＲＦ）コイル及び／又はコイルアレイなどを含む。ＭＲイメージングデバイス１０は、例えば、Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｎ．Ｖ．（アイントホーヴェン、オランダ）から入手可能なＩｎｇｅｎｉａ（商標）１．５テスラ又は３．０テスライメージングシステムを含む。超音波デバイス１２は、超音波プローブ１８を含むか又はそれに接続し、超音波プローブ１８の超音波トランスデューサ又はトランスデューサアレイ（図示せず）を駆動して超音波処理時間間隔にわたって対象者に超音波処理を適用するように動作する。各超音波処理は、例えば、無線周波数（例えば、ＭＨｚ）超音波パルスバーストを使用する。
【００１７】
ＭＲイメージングデバイス１０は、例えば例示のコンピュータ２２によって具現される、電子プロセッサ及び非一時的記憶媒体を含むＭＲコントローラ２０によって、及び／又は１つ又は複数の専用ＭＲ制御電子プロセッサ及び／又は専用非一時的記憶媒体（図示せず）によって制御される。ＭＲコントローラは、励起し、空間的に符号化し、ＭＲデータを読み出すために、選ばれたＭＲシーケンスを実行するようにＭＲイメージングデバイス１０を操作する。ＭＲコントローラ２０は、ＭＲイメージングデバイス１０によって取得されたＭＲ画像の表示又はＭＲデータの他の視覚化のために少なくとも１つのディスプレイ２４を含む。ＭＲコントローラ２０は、非限定の実例として、ハードディスク又は他の磁気記憶媒体、光ディスク又は他の光記憶媒体、フラッシュメモリ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、又は他の電子記憶媒体、それらの様々な組合せなどを含む１つ又は複数の非一時的記憶媒体（図示せず）をさらに含む。
【００１８】
対象のＭＲ−ＡＲＦＩ適用では、ＭＲコントローラ２０は、ＭＲ−ＡＲＦＩデータ取得で使用されるグラディエントエコー（ＧＲＥ）パルスシーケンス２６を格納する。ＧＲＥパルスシーケンス２６において、変位は、動き符号化勾配によって位相変動として符号化される。ＭＲイメージングデバイス１０は、ＧＲＥパルスシーケンス２６を実行することによってグラディエントエコー（ＧＲＥ）イメージングを実行する。ＧＲＥイメージングは、検査領域１４に入れられた対象者のＭＲ−ＡＲＦＩデータを生成するために変位の逆符号化を有する連続ＭＲダイナミックスを含む。取得されたＭＲ−ＡＲＦＩデータは、変位の逆符号化を有するそれぞれの連続のＭＲダイナミックスによって作り出された変位の逆符号化を有する連続画像フレームを含む。同時に、超音波デバイス１２は、ＧＲＥイメージング中に超音波処理時間間隔にわたって対象者に超音波処理を適用するために、検査領域１４内の対象者に対して配置された超音波プローブ１８に接続される。超音波処理は、対象者の組織に変位を作り出す。
【００１９】
操作３０において、変位が、ＧＲＥイメージングの画像フレームの画像要素に対して計算される。これは、例えば、本明細書において前に示した式（１）を使用して、又は絶対変位振幅が重要でない場合には式（１ａ）を使用して行われる。画像要素は、２次元（２Ｄ）ＭＲデータ取得の場合には画像ピクセルであり、又は３次元（３Ｄ）ＭＲデータ取得の場合には画像ボクセルである。一般に、画像フレームの画像要素では、画像フレームの画像要素に対する変位は、画像フレームの画像要素の位相と、変位の逆符号化を有する次の又は前の画像フレームの画像要素の位相との間の差に比例するように計算される。本明細書における説明に役立つ例では、画像フレーム（本明細書においてｎとして示される）の画像要素に対する変位は、画像フレームｎにおける画像要素の位相φｎと、変位の逆符号化を有する前の画像フレームｎ−１における画像要素の位相φｎ−１との間の差に比例するように計算される。
【００２０】
オプションとして、画像フレームの画像要素の温度が、さらに、例えば、式（２）を使用して、ＭＲ−ＡＲＦＩデータから計算される。式（２）の表現は、事実上、φ０で示される位相を有するｎ＝０で表される基準画像フレームと、フレームｎとの間の温度差を与える。本明細書で開示するいくつかの実施形態では（特に位相プロットでは）、φ０は簡単のために０度（すなわち、φ０＝０）として示されるが、これは必須ではない。
【００２１】
ここで図２及び図３をしばらく参照すると、式（１）（又は式（１ａ））及び式（２）を考慮すると、変位Ｄｎと温度変動Ｔｎとの両方が同じ位相マップφｎにおいて時間の関数として符号化されることが本明細書において認識される。図２及び図３は、２００Ｗａｃでの超音波処理の２つの例について時間の関数としての位相変動（φｎ−φ０）を示す。図２の例は、５℃の小さい加熱を誘導する１ｍｓの超音波パルスを使用した。一方、図３の例は、１５℃の大きい加熱を誘導する３ｍｓの超音波パルスを使用した。両方の超音波処理の例は、１１秒の持続時間を有し、すなわち、図２及び図３の横座標の時間基準を使用して２秒と１３秒との間適用された。
【００２２】
図２及び図３で分かるように、超音波パルスが時間２秒と時間１３秒との間の超音波処理時間間隔にわたって印加される場合、位相は、ダイナミックごとに異なる極性で符号化された変位の存在に起因して振動する。位相マップから変位と温度との両方を抽出するための知られている手法では、式（１）が、変位Ｄｎを処理するために使用され、２つの連続ダイナミックスにわたる位相の平均が、平均温度
【数４】
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を以下のように
【数５】
2019537462.tif 000007
得るために式（２）とともに使用される。
【００２３】
次に図４及び図５を参照すると、結果として生じる平均温度
【数６】
2019537462.tif 000008
及び変位Ｄｎが示され、
【数７】
2019537462.tif 000009
が、左側の縦座標に対してプロットされており、Ｄｎは右側の縦座標に対してプロットされている。図４は、図２のデータに関して平均温度
【数８】
2019537462.tif 000010
及び変位Ｄｎをプロットしている。図５は、図３のデータに関して平均温度
【数９】
2019537462.tif 000011
及び変位Ｄｎをプロットしている。図４及び図５に示した結果は、この従来の手法が超音波処理時間間隔にわたる温度変化の良好な推定を提供することを実証しているが、しかしながら、変位の推定は大幅な振動を示している。本明細書において認識されるように、これらの変位振動の根本的原因は、位相変化（φｎ−φｎ−１）が変位の変化のみに起因しており、温度変化成分がないと仮定する式（１）に基づいて変位が測定されていることである。別の言い方をすると、式（１）は、温度がダイナミックスｎ及びｎ−１で同じであると仮定している。本明細書において認識されるように、この仮定は、典型的な高密度焦点式超音波（ＨＩＦＵ）医療処置などの多くの実際の治療用（医用）超音波の治療では妥当ではない。一般に、連続画像フレーム間の温度変化が無視できるほど確実に小さくなるように、高いイメージングフレームレートが使用される。但し、図２〜図５のデータは、高いイメージングフレームレート（すなわち、短いイメージングフレーム期間、すなわち、図２〜図５ではダイナミックあたり２５２ｍｓ）を使用した。それにもかかわらず、著しい変位振動が図４及び図５では観察される。連続ダイナミックスｎ−１からｎの間の温度変化を無視できるという仮定は、特に、超音波温熱療法中に頻繁に作り出される急速な温度上昇、例えば１℃／ｓがある状態では妥当でないと本明細書において認識される。
【００２４】
前述を考慮して、図１のＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理方法は、画像フレームｎの画像要素の位相と変位の逆符号化を有する前の画像フレーム（ｎ−１）の画像要素の位相との間の差（φｎ−φｎ−１）（又は、代替として、画像フレームｎの画像要素の位相と変位の逆符号化を有する次の画像フレームｎ＋１の画像要素の位相との間の差φｎ＋１−φｎ）に比例するように画像フレームの画像要素に対する変位を計算する操作３０を含む。図１の開示したＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理方法は、操作３０で計算された変位が、画像フレームの画像要素に対して温度補正済み変位を生成するために、この画像フレームと前の画像フレームとの間の画像要素の温度変化に関して補正される操作３２をさらに含む。温度変化は、ＭＲ−ＡＲＦＩデータを使用して、例えば、式（２）又は本明細書の様々な実施形態で開示するような式（２）の変形を使用して決定される。
【００２５】
前述のＭＲ−ＡＲＦＩデータ処理３０、３２は、特定の画像要素（例えば、ピクセル又はボクセル）及び特定の画像フレームｎに適用される。この処理３０、３２が画像フレームｎのすべての画像要素に対して繰り返されて、画像フレームｎの温度補正済み変位画像４０が生成される。そのような画像は、例えば、ＨＩＦＵテストパルスの間に焦点を視覚化するのに有用である。
【００２６】
追加として又は代替として、処理３０、３２がＭＲ−ＡＲＦＩデータの連続する複数の画像フレームに対して繰り返されて、画像要素に対する温度補正済み変位対時間プロファイル又は曲線４２が生成される。そのような曲線は、例えば、ＭＲ−ＨＩＦＵ治療の前にＨＩＦＵビームの再焦点合わせを評価するのに有用である（この場合、画像要素は、好ましくは、ビーム焦点にあるように選ばれる）。
【００２７】
このようにして、操作３０によって与えられた変位は操作３２において改善されて、変位のより正確な定量化が得られる。本明細書で開示するいくつかの実施形態では、画像フレームｎの画像要素に対する変位Ｄｎを改善するために、操作３２は、ダイナミックｎとダイナミックｎ−１との間に生じる温度変動の推定を得る。この推定は、一例として平均温度から得られる。次いで、ダイナミックｎとダイナミックｎ−１との間のこの推定された温度変動に関連する位相変動が、式（１）で使用される位相差（φｎ−φｎ−１）から減じられる。
【００２８】
以下において、いくつかのより詳細な例示の実施形態を説明する。
【００２９】
図６及び図７を参照すると、温度の変動が、数値的に推定された温度微係数として以下のように推定される。
【数１０】
2019537462.tif 000012
変位の変動（Ｄｎ−Ｄｎ−１）が、図２及び図３に示した超音波処理に対してそれぞれ図６及び図７にプロットされている。より詳細には、これらの２つの量を比較するために、両方は、それぞれ、式（１）の変位から位相への変換係数及び式（２）の温度から位相への変換係数を使用してダイナミック当たりの位相変化に変換され、次いで、図６及び図７にプロットされた。変位から位相への変換に使用されない勾配の符号を除いて、それらの２つの量の強い相関により、ダイナミック当たりの温度変動に関連する位相変化を使用して、変位の推定における明らかなノイズを補正することができることが確認される。
【００３０】
次いで、温度補正済み変位
【数１１】
2019537462.tif 000013
が、この数値的に推定された温度微係数を使用して以下のように計算される。
【数１２】
2019537462.tif 000014
式（４）の手法では、操作３２は以下のように実行される。温度変化は、ＭＲ−ＡＲＦＩデータから画像フレームｎの画像要素に対する温度微係数
【数１３】
2019537462.tif 000015
（式（３Ｄ））を数値的に推定することによって推定され、操作３０で計算された変位が温度変化を使用して式（４）に従って補正されて、画像フレームの画像要素に対する温度補正済み変位が生成される。
【００３１】
代替の定式化では、式（１）及び式（３）に基づいて、温度補正済み変位
【数１４】
2019537462.tif 000016
は、さらに、位相φｎ、又は操作３０で計算された変位Ｄｎ＋１、Ｄｎ、及びＤｎ−１の加重平均の関数として表されて、温度補正済み変位
【数１５】
2019537462.tif 000017
は、
【数１６】
2019537462.tif 000018
として表される。ここで、温度補正３２は、和Ｄｎ＋１＋２Ｄｎ＋Ｄｎ−１を含む組合せを使用する。ここで、Ｄｎは、画像フレームｎの画像要素に対する計算された変位であり、Ｄｎ＋１は、次の画像フレームｎ＋１の画像要素に対する計算された変位であり、Ｄｎ−１は、前の画像フレームｎ−１の画像要素に対する計算された変位である。式（５）の手法は、
【数１７】
2019537462.tif 000019
としても書かれ、その結果、計算された変位Ｄｎの温度補正は、
【数１８】
2019537462.tif 000020
である。
【００３２】
図８及び図９を参照すると、それぞれの図４及び図５に示した変位Ｄｎ（「変位」）が、式（４）を使用して（又は同じことであるが式（５）を使用して）計算された温度補正済み変位
【数１９】
2019537462.tif 000021
（「補正済み変位」）とともに、プロットされている。図８及び図９において、温度補正により、測定された変位の安定性が著しく改善されていることが分かる。
【００３３】
図４及び図５に戻って参照すると、温度上昇（特に、低い加熱による図４の例）は、超音波励振出力がオン又はオフにされ変位の急速な変動が生じているときの超音波処理時間間隔の開始及び終了（この例では、それぞれ時間２秒及び時間１３秒）において、変動を受けやすいことが分かる。式（３）の温度抽出は、続くダイナミックスｎ及びｎ−１の変位による位相変動が互いに相殺することを仮定している。この仮定は、図４及び図５において、超音波処理時間間隔の開始及び停止時に妥当性を失っていることが分かる。いかなる特定の動作理論にも限定されることなしに、これは、これらの過渡現象の間の変位の急速な変動によるものと考えられる。
【００３４】
温度補正は、温度
【数２０】
2019537462.tif 000022
の推定（又はそれから推定された少なくとも温度変化）を使用するので、変位の温度補正は、温度
【数２１】
2019537462.tif 000023
の推定を改善することによって改善される。特に、図４及び図５（特に図４）で分かるように、推定温度は、音響出力がオン又はオフされたとき、超音波処理時間間隔の開始及び終了において変動を受けやすい。音響出力が変化するときのこれらの開始時及び停止時は、それらが超音波デバイス１２によって制御されるので分かり、そのため、開始時及び停止時は図１のＭＲコントローラ２０への入力となる。いくつかの実施形態では、これらの温度過渡現象は補間によって平滑化される。好適な手法では、対応するダイナミック及び後続のダイナミックは（
【数２２】
2019537462.tif 000024
が２つの位相画像の平均に基づくので）、この出力の変動の前後に取得されたダイナミックスの補間に置き換えられる。
【００３５】
図１０及び図１１を参照すると、本明細書では
【数２３】
2019537462.tif 000025
として表される、結果として生じる補間済み温度が、それぞれ、図２及び図３のデータに対して示されている。補正済み変位
【数２４】
2019537462.tif 000026
は、補正された補間済み温度
【数２５】
2019537462.tif 000027
を使用して、以下のように処理することができる。
【数２６】
2019537462.tif 000028
これは、式（３）の温度
【数２７】
2019537462.tif 000029
の代わりに補間済み温度
【数２８】
2019537462.tif 000030
を使うことを除いて、式（４）と等価であることが分かる。
【００３６】
図１２及び図１３を参照すると、それぞれの図４及び図５に示した変位Ｄｎ（「変位」）が、式（６）を使用して計算された温度補正済み変位
【数２９】
2019537462.tif 000031
（「補正済み変位」）とともに、再びプロットされる。図８及び図９と比べると、対応するそれぞれの図１２及び図１３は、補間済み温度
【数３０】
2019537462.tif 000032
の使用により、音響出力レベルの移行期間の間の変位のより良好な推定が与えられることを示している。
【００３７】
式（４）〜式（６）を参照して前に説明した変位の温度補正は、これらの補正が後処理に適するように画像フレームｎの変位Ｄｎに対して温度補正を実行するのに位相φｎ＋１及びφｎ＋２についての知見を必要とするか、又は画像フレーム取得と温度補正との間に遅れ（すなわち、待ち時間）を必要とする。
【００３８】
そのような待ち時間なしに同等の実時間補正を実施するために、ダイナミックフレームｎの温度変化は、それが、例えば画像フレームｎ−１における前に観察された温度変動に近いと仮定して、近似される。変位の結果として生じる補正は、
【数３１】
2019537462.tif 000033
として表される。式（４）と比較すると、式（３Ｄ）の温度微係数推定
【数３２】
2019537462.tif 000034
が、有利には実時間で計算される温度微係数推定
【数３３】
2019537462.tif 000035
に置き換えられていることは明らかである。
【００３９】
式（５）と類似して、式（７）の補正済み変位ＤＣｎは、位相
【数３４】
2019537462.tif 000036
の関数として表すこともできる。
【００４０】
図１４及び図１５を参照すると、それぞれの図４及び図５に示した変位Ｄｎ（「変位」）が、式（７）を使用して計算された温度補正済み変位
【数３５】
2019537462.tif 000037
（「補正済み変位」）とともに、再びプロットされる。図８及び図９と比べると、対応するそれぞれの図１４及び図１５は、温度微係数推定
【数３６】
2019537462.tif 000038
が、他の温度補正手法とほとんど同様に行われることを実証している。しかしながら、それにより、変位の推定においてダイナミック期間の半分の処理待ち時間が引き起こされる。
【００４１】
別の例示の実施形態として、温度補正操作３２で使用される温度微係数推定は、
【数３７】
2019537462.tif 000039
とすることができる。しかしながら、温度微係数推定のこの選択は、一般に、式（３Ｄ）ほど正確でなく、さらに、実時間処理を容易にする利点を提供しない。
【００４２】
本発明が、好ましい実施形態を参照して説明された。先の詳細な説明を読み理解する際に他の人が変形及び変更を思いつくことがある。本発明は、すべてのそのような変形及び変更が添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲に入る限り、それらを含むとして解釈されることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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